A356铸造铝合金高效节能阳极氧化工艺研究

【摘要】：A356合金是应用非常广泛的铸造铝合金,拥用良好的铸造性能,因此被广泛的应用在汽车、航空航天等领域,特别是在汽车的轮毂生产中占有非常重要的地位。但是由于合金元素影响了组织的均匀性,耐蚀性较差,所以需要对合金进行表面处理。阳极氧化技术是目前运用最为成功与广泛的一项表面处理技术,工艺简单、经济环保,制得的氧化膜有良好的耐蚀性以及耐磨性,是铝合金主要的表面处理方式。但是因为A356合金中含有较高含量的硅元素,容易造成硅的偏析,阻碍电流的畅通,使用常规的阳极氧化技术难以获得性能优良的氧化膜。随着A356合金的应用推广,这也成为急需解决的一个问题。本文的立题主要基于铸造铝合金阳极氧化现存的两个问题:一是由于硅的存在使得阳极氧化的成膜速度较慢;二是铸造铝合金现在一般采用硬质阳极氧化来生成氧化膜,需要在较低的温度下(5℃)反应,增加了阳极氧化的能耗。实验利用SEM、EDS和极化曲线等分析测试方法,对A356合金阳极氧化膜的表面形貌、化学成分、耐蚀性等进行表征,分析成膜的机理和影响因素。实验研究了添加剂对A356合金阳极氧化的影响,简单探讨其影响机理;研究了电解液浓度变化以及电参数大小对A356阳极氧化成膜速度以及膜层耐蚀性的影响。通过对微区形貌以及成分分析发现,添加剂的加入以及脉冲电源的引入没有办法完全消除硅的影响,只是提高了膜层的生成速度以及反应温度范围;合金中的硅不会发生氧化反应,造成了氧化膜均匀性降低,出现氧化膜间断的现象。通过电解液以及电参数的优化来对A356合金的阳极氧化工艺进行研究,最终找到一种高效节能的阳极氧化工艺,提高了氧化膜的成膜速率以及反应温度范围。 【关键词】：铸造铝合金 阳极氧化 成膜速率 耐蚀性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 前言11-12
• 1.2 铝合金的阳极氧化技术12-16
• 1.2.1 阳极氧化技术简介12
• 1.2.2 铝阳极氧化的形成机理12-14
• 1.2.3 阳极氧化膜的结构、组成14-16
• 1.3 铸造铝合金的阳极氧化16-20
• 1.3.1 添加剂的选择16-18
• 1.3.2 电参数的变化18-20
• 1.4 选题目的以及意义20-22
• 第二章 实验材料与方法22-28
• 2.1 实验材料与仪器设备22-23
• 2.1.1 实验药品与仪器22-23
• 2.1.2 实验材料23
• 2.2 阳极氧化工艺流程及装置23-24
• 2.3 试样的预处理24-25
• 2.3.1 磨样24
• 2.3.2 清洗除油24-25
• 2.3.3 碱蚀25
• 2.3.4 去灰25
• 2.4 阳极氧化实验25-26
• 2.5 封孔处理26
• 2.6 氧化膜的性能测试和组织结构分析26-28
• 2.6.1 氧化膜的厚度测试26
• 2.6.2 氧化膜耐蚀性检测26-27
• 2.6.3 氧化膜的表面形貌以及成分分析27
• 2.6.4 氧化膜层显微硬度测试27-28
• 第三章 阳极氧化工艺参数优化28-43
• 3.1 前言28
• 3.2 电解液的优化28-36
• 3.2.1 主溶液体系的优化28-29
• 3.2.2 添加剂的选择29-31
• 3.2.3 添加剂电解液的优化31-36
• 3.3 电参数的优化36-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 阳极氧化工艺的影响因素43-53
• 4.1 前言43
• 4.2 电解液浓度对氧化膜性能的影响43-48
• 4.2.1 硫酸浓度对氧化膜性能的影响43-44
• 4.2.2 草酸浓度对膜层性能的影响44-45
• 4.2.3 硫酸铝浓度对膜层性能的影响45-46
• 4.2.4 添加剂浓度对氧化膜性能的影响46-48
• 4.3 电参数对膜层性能的影响48-51
• 4.3.1 电流密度对膜层性能的影响48-49
• 4.3.2 脉冲频率对膜层性能的影响49-50
• 4.3.3 脉冲占空比对膜层性能的影响50-51
• 4.3.4 氧化时间对膜层性能的影响51
• 4.4 本章小结51-53
• 第五章 阳极氧化膜的表面形貌及电化学分析53-62
• 5.1 前言53
• 5.2 氧化膜的表面以及截面形貌53-58
• 5.3 阳极氧化膜层的组成及物相分析58-60
• 5.4 氧化膜的耐蚀性分析60-61
• 5.4.1 点滴实验60
• 5.4.2 电化学分析60-61
• 5.5 氧化膜的硬度61
• 5.6 本章小结61-62
• 全文结论与展望62-64
• 结论62-63
• 工作展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 附件70

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